CN216592873U - 一种高效取热管 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效取热管，涉及石化行业再生催化剂取热技术领域，旨在解决现有取热管上翅片传热效率不高，容易因温差产生应力，造成取热管破裂的问题，本实用新型通过在外套管外壁设置多组波浪状的折弯形翅片，使翅片与同厚度同高度长翅片相比传热面积提高13％，传热效率随之大幅提高，并且折弯形翅片可吸收热膨胀的影响，能有效消除热应力的影响，降低翅片因受应力影响而损坏的风险，延长取热管的使用寿命，降低了生产成本，折弯形翅片上的大角度折弯处，可以在增大高温催化剂沿取热管流动阻力的同时，有效阻止气泡生成长大，进一步提高了热效率，交错设置的短翅片可破碎消除产生的气泡，传热效率更优，应力影响更小。

Description

一种高效取热管

技术领域

本实用新型涉及石化行业再生催化剂取热技术领域，具体为一种高效取热管。

背景技术

在重油催化裂化(FCC)和甲醇制烯烃(MTO)过程中，因需要恢复反应后的催化剂活性，反应后的催化剂在再生器内烧焦，烧焦产生的热量超出生产的需要，常利用内、外取热设备将多余的热量取出，以控制再生器温度，防止催化剂温度过高，取热设备的主要元件就是取热管，传统的取热器取热管采用在管体外壁上焊接轴向翅片，来增加取热面积，热催化剂与取热管内的水发生热交换，翅片管内的水吸收热量后变为汽水混合物带走热量，达到多余热量回收的目的。

国内石油化工厂常用的套管式翅片管取热管，每根套管式翅片取热管为封闭式结构，是一个独立的传热元件，由给水管和外套管组成，具有独立的水-汽回路，外套管换热段的外表面密布着轴向设置的通长翅片，各翅片与基管外表面相垂直，采用错开布置型式；通长翅片的型式强化了传热。如中国专利CN107883790A所述的外取热器蒸发管和CN210321372U所述的肋片管及肋片管外取热器，取热管的换热段设置通长翅片，其存在的问题是：取热管有三分之一的长度不能充分利用；催化剂沿管道长度方向流动时，存在‘壁效应’，在沿管壁及翅片表面会产生大气泡，导致管壁和翅片受热不均匀，即影响传热效率，也容易造成取热管损坏。

通过大量应力分析、实验数据及使用案例表明，传统的取热器取热管在套管管壁上焊接轴向长条翅片，由于翅片顶部与根部存在温度差，取热管在使用时会在翅片段两端产生巨大的应力，造成翅片顶部首先开裂，进而造成取热管破裂，使设取热备的使用寿命缩短，严重影响了装置的正常生产。

为保证翅片管取热管的质量，各种防止翅片顶部开裂的方法被研究使用，如在翅片上间隔开膨胀缝、间隔在翅片根部开小孔防止应力下传、将通常翅片改为短翅片及用钉头管代替翅片管等，虽然这些技术能有效延长取热管的使用寿命，但也缩小了翅片的面积，降低了取热管的传热效率。

实用新型内容

鉴于现有技术中所存在的问题，本实用新型公开了一种高效取热管，采用的技术方案是，包括进水管、外套管、底部封头，所述进水管、所述外套管两端通透，所述外套管底部设有底部封头，所述外套管内设有所述进水管，所述外套管的内壁与所述进水管的外壁之间有间隙，所述外套管的外壁设有翅片，所述翅片有多组且相互平行，所述翅片沿所述外套管的轴线方向平行排列设置，所述翅片为波浪状的折弯形翅片，所述折弯形翅片可吸收热膨胀的影响。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述翅片的厚度为5-10mm，所述翅片的高度为25-35mm，所述翅片与同厚度同高度翅片相比传热面积提高13％。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述翅片上的折弯处的折弯角度θ为钝角，且折弯角度θ的角度不小于120°，可防止催化剂沉积，并可增大高温催化剂沿所述外套管外壁流动时的阻力。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述翅片为长折弯翅片，所述长折弯翅片与所述外套管的长度相同，可增大传热面积。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述翅片为短折弯翅片，所述短折弯翅片的长度为150-300mm，所述外套管的外壁设有多排所述短折弯翅片，相邻两排短折弯翅片间距为0-50mm且交错排列，相邻两排短翅片交错排列，高温催化剂沿取热管管壁流动时，沿管壁流动阻力增加，产生的气泡在进入下一排短翅片时被交错排列的翅片破碎。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述翅片上的折弯处为圆弧段，可减少高温催化剂在所述翅片上的附着。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述翅片为长S形翅片，所述长S形翅片与所述外套管的长度相同，可有效利用传热面积。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述翅片为短S形翅片，所述短S形翅片的长度为150-300mm，所述外套管的外壁设有多排所述短S形翅片，相邻所述短S形翅片间距为0-50mm且交错排列，相邻两排短翅片交错排列，高温催化剂沿取热管管壁流动时，沿管壁流动阻力增加，产生的气泡在进入相邻短翅片时破碎。

本实用新型的有益效果：本实用新型通过在外套管外壁设置多组波浪状的折弯形翅片，使翅片与同厚度同高度长翅片相比传热面积提高13％，传热效率随之大幅提高，并且折弯形翅片可吸收热膨胀的影响，能有效消除热应力的影响，降低翅片因受应力影响而损坏的风险，延长取热管的使用寿命，降低了生产成本，折弯形翅片上的大角度折弯处，可以在增大高温催化剂沿取热管流动阻力的同时，有效阻止气泡生成长大，进一步提高了热效率，交错设置的短翅片可破碎消除产生的气泡，传热效率更优，应力影响更小。

附图说明

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍；在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识；附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型外套管展开结构示意图之图一；

图3为本实用新型外套管展开结构示意图之图二；

图4为本实用新型外套管展开结构示意图之图三；

图5为本实用新型短折弯翅片结构示意图；

图6为本实用新型短S形翅片结构示意图。

图中：1、进水管；2、外套管；3、长折弯翅片；4、底部封头；5、短折弯翅片；6、短S形翅片。

具体实施方式

实施例1

如图1至图6所示，本实用新型公开了一种高效取热管，采用的技术方案是，包括进水管1、外套管2、底部封头4，所述进水管1、所述外套管2两端通透，所述外套管2底部设有底部封头4，所述外套管2内设有所述进水管1，所述外套管2的内壁与所述进水管1的外壁之间有间隙，所述外套管2的外壁设有翅片，所述翅片有多组且相互平行，所述翅片沿所述外套管2的轴线方向平行排列设置，所述翅片为波浪状的折弯形翅片，所述折弯形翅片可吸收热膨胀的影响，能有效消除热应力的影响。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述翅片的厚度为5mm，所述翅片的高度为25mm，所述翅片与同厚度同高度翅片相比传热面积提高13％，传热效率随之大幅提高。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述翅片上的折弯处的折弯角度θ为钝角，且折弯角度θ的角度不小于120°，可防止催化剂沉积，并可增大高温催化剂沿所述外套管2外壁流动时的阻力，有效阻止高温催化剂中产生气泡，提高取热管的传热效率。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述翅片为长折弯翅片3，所述长折弯翅片3与所述外套管2的长度相同，可增大传热面积，充分对水进行传热，提高传热效率。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述翅片为短折弯翅片5，所述短折弯翅片5的长度为150mm，所述外套管2的外壁设有多排所述短折弯翅片5，相邻两排短折弯翅片5间距为0mm且交错排列，相邻两排短翅片交错排列，催化剂沿取热管管壁流动时，沿管壁流动阻力增加，产生的气泡在进入下一排短翅片时被交错排列的翅片破碎，传热效率更优秀。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述翅片上的折弯处为圆弧段，可减少高温催化剂在所述翅片上的附着，使高温催化剂流动顺畅，提高传热效率。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述翅片为长S形翅片，所述长S形翅片与所述外套管2的长度相同，可有效利用传热面积，充分对水进行传热，提高传热效率。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述翅片为短S形翅片6，所述短S形翅片6的长度为150mm，所述外套管2的外壁设有多排所述短S形翅片6，相邻所述短S形翅片6间距为0mm且交错排列，相邻两排短翅片交错排列，催化剂沿取热管管壁流动时，沿管壁流动阻力增加，产生的气泡在进入相邻短翅片时破碎，传热效率更高。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述翅片的厚度为10mm，所述翅片的高度为35mm，所述翅片与同厚度同高度翅片相比传热面积提高13％，传热效率随之大幅提高。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述翅片上的折弯处的折弯角度θ为钝角，且折弯角度θ的角度不小于120°，可防止催化剂沉积，并可增大高温催化剂沿所述外套管2外壁流动时的阻力，有效阻止高温催化剂中产生气泡，提高取热管的传热效率。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述翅片为短折弯翅片5，所述短折弯翅片5的长度为300mm，所述外套管2的外壁设有多排所述短折弯翅片5，相邻两排短折弯翅片5间距为50mm且交错排列，相邻两排短翅片交错排列，催化剂沿取热管管壁流动时，沿管壁流动阻力增加，产生的气泡在进入下一排短翅片时被交错排列的翅片破碎，传热效率更优秀。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述翅片为短S形翅片6，所述短S形翅片6的长度为300mm，所述外套管2的外壁设有多排所述短S形翅片6，相邻所述短S形翅片6间距为50mm且交错排列，相邻两排短翅片交错排列，催化剂沿取热管管壁流动时，沿管壁流动阻力增加，产生的气泡在进入相邻短翅片时破碎，传热效率更高。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述翅片的厚度为8mm，所述翅片的高度为30mm，所述翅片与同厚度同高度翅片相比传热面积提高13％，传热效率随之大幅提高。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述翅片上的折弯处的折弯角度θ为钝角，且折弯角度θ的角度不小于120°，可防止催化剂沉积，并可增大高温催化剂沿所述外套管2外壁流动时的阻力，有效阻止高温催化剂中产生气泡，提高取热管的传热效率。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述翅片为短折弯翅片5，所述短折弯翅片5的长度为225mm，所述外套管2的外壁设有多排所述短折弯翅片5，相邻两排短折弯翅片5间距为25mm且交错排列，相邻两排短翅片交错排列，催化剂沿取热管管壁流动时，沿管壁流动阻力增加，产生的气泡在进入下一排短翅片时被交错排列的翅片破碎，传热效率更优秀。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述翅片为短S形翅片6，所述短S形翅片6的长度为225mm，所述外套管2的外壁设有多排所述短S形翅片6，相邻所述短S形翅片6间距为25mm且交错排列，相邻两排短翅片交错排列，催化剂沿取热管管壁流动时，沿管壁流动阻力增加，产生的气泡在进入相邻短翅片时破碎，传热效率更高。

本实用新型的工作原理：取热管浸没在高温催化剂中，来自设备外的水从进水管1的顶端开口进入，向底部封头4处流动，水流被底部封头4阻挡，流入进水管1与外套管2之间的环隙，在外套管2的换热段受热后产生水汽混合物，从外套管2的顶端离开取热管；由于取热管是浸没在高温催化剂中使用，翅片顶部与高温催化剂的接触面积更大，所述翅片顶部温度高于翅片根部温度，翅片顶部的热膨胀量大于翅片根部的热膨胀量，而长折弯翅片3的弯曲能够增大受热面积，吸收翅片顶部多出的热膨胀量，同理，S形翅片6的设计也具有吸收翅片顶部多出热膨胀量的功能；长折弯翅片3的折弯角度θ大于120°，可以防止催化剂沉积在长折弯翅片3的折弯处上，高温催化剂沿外套管2的管外壁流动时，采用长折弯翅片3之间的通道阻力增大，可有效阻止高温催化剂中的气泡长大，提高了取热管的传热效率；尤其采用短折弯翅片5时，由于相邻两排短翅片交错排列，高温催化剂沿取热管外壁流动时，不但沿管壁流动阻力增加，产生的气泡在进入下一排被加错排列的翅片破碎，因此短翅片的传热效率更优。

本实用新型涉及的机械连接为本领域技术人员采用的惯用手段，可通过有限次试验得到技术启示，属于公知常识。

本文中未详细说明的部件为现有技术。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

上述虽然对本实用新型的具体实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化，而不具备创造性劳动的修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种高效取热管，包括进水管(1)、外套管(2)、底部封头(4)，所述进水管(1)、所述外套管(2)两端通透，所述外套管(2)底部设有底部封头(4)，所述外套管(2)内设有所述进水管(1)，所述外套管(2)的内壁与所述进水管(1)的外壁之间有间隙，其特征在于：所述外套管(2)的外壁设有翅片，所述翅片有多组且相互平行，所述翅片沿所述外套管(2)的轴线方向平行排列设置，所述翅片为波浪状的折弯形翅片。

2.根据权利要求1所述的一种高效取热管，其特征在于：所述翅片的厚度为5-10mm，所述翅片的高度为25-35mm。

3.根据权利要求2所述的一种高效取热管，其特征在于：所述翅片上的折弯处的折弯角度θ为钝角，且折弯角度θ的角度不小于120°。

4.根据权利要求3所述的一种高效取热管，其特征在于：所述翅片为长折弯翅片(3)，所述长折弯翅片(3)与所述外套管(2)的长度相同。

5.根据权利要求3所述的一种高效取热管，其特征在于：所述翅片为短折弯翅片(5)，所述短折弯翅片(5)的长度为150-300mm，所述外套管(2)的外壁设有多排所述短折弯翅片(5)，相邻两排短折弯翅片(5)间距为0-50mm且交错排列。

6.根据权利要求2所述的一种高效取热管，其特征在于：所述翅片上的折弯处为圆弧段。

7.根据权利要求6所述的一种高效取热管，其特征在于：所述翅片为长S形翅片，所述长S形翅片与所述外套管(2)的长度相同。

8.根据权利要求6所述的一种高效取热管，其特征在于：所述翅片为短S形翅片(6)，所述短S形翅片(6)的长度为150-300mm，所述外套管(2)的外壁设有多排所述短S形翅片(6)，相邻所述短S形翅片(6)间距为0-50mm且交错排列。

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